Tecnologie di posizionamento multiutente: confronto e applicazioni

Il passaggio da 3 a 6 gradi di libertà (DoF) è stato fondamentale per rivoluzionare il modo in cui interagiamo negli ambienti virtuali multiutente.

Mentre in un sistema a 3 DoF gli utenti possono ruotare la testa e guardarsi intorno, i 6 gradi di libertà consentono sia la rotazione che la traslazione nello spazio fisico, il che si traduce in esperienze collaborative molto più naturali e arricchenti.

In questo contesto, stanno emergendo tecnologie di posizionamento multiutente sempre più avanzate per tracciare la posizione e i movimenti degli utenti nello stesso spazio fisico. Ma quale di queste è la più adatta per ogni applicazione?

L’Outside-In Tracking si basa sul posizionamento di sensori o telecamere nell’ambiente fisico per tracciare i diversi dispositivi indossati dagli utenti, come visori o controller.

Questa tecnologia si distingue per la sua altissima precisione, poiché i sensori esterni catturano i movimenti degli utenti rilevando la posizione esatta delle mani e degli occhiali VR. Questo rende l’Outside-In Tracking una soluzione perfetta per ambienti che richiedono un monitoraggio rigoroso, come simulatori avanzati o addestramenti medici.

Inoltre, è una soluzione molto adatta quando l’ambiente è dinamico e mutevole, poiché, una volta calibrata la sala in base alla posizione dei sensori, non è necessario effettuare ulteriori regolazioni.

Tuttavia, la configurazione iniziale dell’Outside-In Tracking può risultare complessa, poiché richiede l’installazione strategica dei sensori intorno all’area di gioco. D’altra parte, presenta limiti nel caso in cui si desideri coprire grandi spazi o un numero elevato di utenti simultanei.

L’Inside-Out Vision Based Tracking utilizza telecamere e sensori integrati negli occhiali di realtà virtuale per tracciare l’ambiente fisico e i movimenti degli utenti, eliminando la necessità di sensori esterni. Questa tecnologia è comune nei dispositivi stand alone che non richiedono il collegamento a un PC, come il PICO 4 Ultra o il Quest 3.

L’Inside-Out Tracking si distingue per la sua scalabilità e semplicità. Poiché non richiede hardware aggiuntivo, è più facile da installare e utilizzare, il che lo rende una scelta ideale per implementazioni rapide.

Tuttavia, la sua minore precisione può essere un limite per le applicazioni che richiedono un tracciamento dei movimenti molto dettagliato. Inoltre, questo tipo di tecnologia non consente di tracciare elementi aggiuntivi oltre agli occhiali VR e/o ai controller, come strumenti o qualsiasi altro oggetto che gli utenti potrebbero aver bisogno di manipolare durante la loro esperienza immersiva. È anche sensibile ai cambiamenti nell’ambiente, poiché la sua calibrazione dipende dalle caratteristiche visive dello spazio, quindi può richiedere delle regolazioni se queste cambiano.

Il Marker-Based Tracking utilizza marcatori fisici, come codici QR o modelli visivi, che vengono riconosciuti da telecamere o sensori installati negli occhiali VR stessi. Questa tecnologia consente di stimare la posizione e l’orientamento degli utenti all’interno dell’ambiente virtuale sulla base delle informazioni ottenute dal rilevamento di questi marcatori nell’ambiente reale.

In definitiva, si tratta di un sistema di posizionamento simile al precedente, in cui sono integrati elementi visivi per facilitare il lavoro del sistema di visione artificiale.

Questo metodo è efficace per applicazioni che richiedono un tracciamento più preciso di quello fornito dall’Inside-Out Tracking, anche se il livello di precisione rimane inferiore a quello delle soluzioni che utilizzano sensori esterni.

D’altra parte, la sua dipendenza da marcatori fisici può limitare la flessibilità e la libertà di movimento, specialmente in ambienti dinamici o in esperienze immersive complete, dove è possibile che gli utenti o gli oggetti stessi ostruiscano i marcatori, compromettendo la continuità del tracciamento.

Le Inertial Measurement Units (IMUs) sono dispositivi che combinano accelerometri e giroscopi per tracciare i movimenti e l’orientamento degli utenti o degli elementi che trasportano. In definitiva, forniscono dati preziosi sull’accelerazione e la rotazione, consentendo una rappresentazione accurata di movimenti complessi e rapidi.

Questa tecnologia è particolarmente utile quando è necessario tracciare elementi aggiuntivi o hardware specifico, come guanti tattili o tute per la cattura del movimento. Ad esempio, PICO offre il Motion Tracker, un accessorio a forma di braccialetto che integra sensori IMU a bassissima latenza in grado di riconoscere le pose complete degli utenti.

Se utilizzate da sole, le IMU possono subire un accumulo di errori nel tempo (deriva), quindi sono spesso integrate con altre tecnologie di tracciamento, come telecamere o sensori ottici, volte a correggere e regolare la precisione del tracciamento.

Come abbiamo già visto, la scelta della tecnologia adeguata dipende da diversi fattori, quali la precisione richiesta, le dimensioni dell’area di gioco, la latenza e la complessità dell’ambiente. Inoltre, occorre tenere presente che possono essere utilizzate in modo indipendente o congiunto per creare esperienze immersive e precise per più utenti.

Ad esempio, in uno showroom di un’azienda industriale con modelli 3D complessi, potrebbe essere ideale implementare una soluzione di tracciamento Outside-In, mentre per un simulatore che deve supportare azioni di formazione itineranti, si potrebbero integrare IMU con sistemi di tracciamento Inside-Out basati sulla visione.

La scelta della tecnologia di tracciamento adeguata è fondamentale per il successo di qualsiasi applicazione VR. Comprendere i punti di forza e i limiti di ciascun metodo è il primo passo per scegliere la soluzione più adatta al contesto e ai requisiti specifici.